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初学弦论的感受

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星空浩淼


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初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

弦理论不是让我感到特别能信服的东西,我现在学习它,因为如今它在理论物理学中几乎无处不在,避无可避。

它有漂亮数学结果,但这不是理由。数学家们可以任意地找一个对象,进行研究,从而发现它包含的数学内容,那些内容,一般都会很漂亮,这就是数学,数学是美的。

我初学弦论,有两点感受:

1)弦的振动依赖于弦有一个张力,而弦理论本身,是号称统一四种力的终极理论。那么弦本身的张力又是什么力呢?

2)在量子力学中,人们对位置-动量之间的对易关系,与时间和能量之间的对易关系,做了小心翼翼的区分,因为时能测不准关系的Pauli疑难摆在那里(Pauli证明了,如果存在自共轭的时间算符,那么Hamiltonian的谱无下限,可以从负无穷到正无穷分布),使得引入时间算符是物理学中的难题。但是超弦理论的创始者们却不管这些,他们当年的认识,如同停留在量子力学创立的初期阶段那样,平等地对待四维时空位置与四维动量之间的对易关系。对于时间和能量对易关系所产生的问题,他们直接引入一个人为的约束,来对付Pauli疑难。即他们直接规定:只有那些让能量非负的态才是物理上允许的态,其他的态,直接无视就是。那些费九牛二虎之力研究时间算符的人,如果看到这种处理方式,只怕气得吐血(当然,我这样说,不是因为我认为他们的处理方式不对。那些研究时间算符的人,也许就是把简单问题复杂化了。电磁场量子化中,需要利用Gupta-Bleuler方法对付的问题,跟这个问题是类似的。弦论专家们开出的药方,其实就是借鉴电磁场量子化中的Gupta-Bleuler方法)。

此外,弦论专家们,也会常常用到“二次量子化”的说法。我个人的感受是,采用广义坐标和广义动量的拉格朗日力学描述方式,可以把场量子化纳入“一次量子化”的抽象模式之中,这使得一些人认为,根本就不存在“二次量子化”这回事。但我认为,这只是换个角度的不同说法而已。毕竟这要靠把坐标和动量广义化抽象化之后,才能达到的效果。而传统中,人们之所以提出“二次量子化”的说法,也有它的道理——第一次量子化,是把动量和位置算符化,作用于波函数,得到量子力学;第二次量子化,进一步把波函数变成算符(等价于引入产生和湮灭算符),作用于状态矢量,得到量子场论。第一次量子化,让经典力学中的粒子有了波动性;第二次量子化则反过来,让经典场有了粒子性,于是场与粒子得到完全的统一(粒子对应场基态的激发)。在有些场合,还必须借助于“二次量子化”的说法,才能把想说的东西说清楚,这就是为什么弦论专家们也采用“二次量子化”的说法

我在故我思

发表时间: 2011-12-01, 02:22:50 >> 察看个人资料

星空浩淼


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

补充几句:

1)一方面,教材上为了好理解,从非相对论性的经典弦,讲到相对论性的经典弦,再过渡到它的量子力学,从这个角度来讲解波色弦论;另一方面,我相信当年研究弦论的人,实际上也经历了这么样的一个研究过程。没有前面的研究做铺垫,弦论不可能凭空直接蹦出来。

2)尽管当年人们经历过从研究非相对论性的经典弦,到相对论性的经典弦,最后给出量子化弦论这么样的一个过程,也许有人会说:前面的那些铺垫,仅仅是一个“过河拆桥”的工具,是一个临时借用的拐杖,用完之后需要彻底扔掉,把经典弦的那些物理内容,彻底忘掉。换句话说,量子化弦中的所有物理概念,不再跟经典弦中相对应的物理概念有任何关系(即量子力学的对应原理在这里不再适用)。我觉得这种说法有点悬。

例如,经典弦上传播的波速平方,跟弦的应力与质量密度之比有关。弦量子化之后,这些物理量之间的关系,以及物理量背后的物理意义,仍然没有变——不管弦的这个应力是多大,用什么参数来表达,它的物理意义总是代表弦的应力。如果假定弦上的波速是光速,弦长是Planck长度,那么弦应力可以用弦长即Planck长度和光速来表达。尽管这只是一个常数参量,但是在物理意义上,它始终代表弦的应力。除非你偏要说:这是量子化弦,我们不把它理解为弦的应力,它就是一个跟弦长有关的参数而已。我感觉这种说法有点悬。如果这样,我们也许就无法谈论弦在时空中的振动模式,也就无法把不同的振动模式解释为不同的基本粒子。

我在故我思

发表时间: 2011-12-01, 06:27:06 >> 察看个人资料

星空浩淼


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

关于“二次量子化”的说法,我感觉一些人很容易误解该说法的原意。例如他们会回答说:量子场论中,场量是时空坐标的函数,其中时空坐标仅仅是参数。

问题在于:在量子力学中,波函数同样也是时空坐标的函数,而且波函数中的时空坐标也仅仅是参数,但不能以此为由否定位置算符的存在。即这些跟位置-动量对易子[x, p]=i的存在不矛盾。我们说位置坐标是算符,是针对[x, p]=i而言的。对于单个的场量子,它的位置与动量之间的测不准关系,总是成立的。

我在故我思

发表时间: 2011-12-01, 06:40:33 >> 察看个人资料

shanqin


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

弦理论不是让我感到特别能信服的东西,我现在学习它,因为如今它在理论物理学中几乎无处不在,避无可避。

======================

理论物理其实有很多领域和弦论没有关联或者没有大的关联,除非将理论物理定义为“与弦论有交集或者干脆就是弦论”,呵呵。

走出弦论领域的理论物理即使涉及弦论,其深度也非常有限,如果深度大,那就是属于与弦论交叉的理论物理学科了。

弦论要想学到家,估计得是这个专业受过好几年专业训练,所以我一直视为畏途……

发表时间: 2011-12-04, 18:06:25 >> 察看个人资料

星空浩淼


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

弦论要想学到家,估计得是这个专业受过好几年专业训练,所以我一直视为畏途……
---------------------------
对于在校学生而言,年纪轻,如果刚刚学完广义相对论和量子场论(当然群论和微分几何得先掌握),趁热打铁,接着学超弦理论,在课堂上一年之内应该能学完J. Polchinski那两卷书,打下超弦理论的专业基础。有了专业基础,在此基础上进一步深化和搞研究,就容易多了,此后可以在研究中逐步深入(消化资料的过程也是在学习),逐渐成为该领域里的专家。

我在故我思

发表时间: 2011-12-05, 11:20:21 >> 察看个人资料

zhangqq


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

以前国内有一帮搞数学的也想弄弄物理,最后得到一个结论:物理学不讲理。
哈哈,只好知难而退。

偶因为老实讲很愚笨学不懂物理,所以特别钦佩能搞物理学的哥们,仰视啊。

发表时间: 2011-12-05, 16:16:53 >> 察看个人资料

星空浩淼


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

请昌海兄帮我把5楼回帖中的第二、三段的内容删掉(相应地,六楼的帖子也就删掉),谢谢!

昨晚临睡前发5楼回帖之后,心里有一种不安的感觉。后来总结出不安的理由:实话实说不一定代表就可以理直气壮。说严重点,有时候,说谎话不一定代表居心不良,而说实话反而有点小人。我发完帖子之后感觉不安,就是因为有点小人之举。

我们可以一般性地说出一些不良现象,但是不能在说的时候,心里想着一些生活中遇到的非常具体的真实案例,这样写着写着就容易变成具体所指了,让人感觉很不厚道,甚至有点小人。

我在故我思

发表时间: 2011-12-05, 19:37:18 >> 察看个人资料

卢昌海


Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

已遵嘱删除。

宠辱不惊,看庭前花开花落
去留无意,望天空云卷云舒

发表时间: 2011-12-05, 19:53:18 >> 察看个人资料

星空浩淼


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

谢谢昌海兄

这里顺便说明一句:让昌海兄删除的部分内容,与小王无关。

我在故我思

发表时间: 2011-12-05, 21:02:36 >> 察看个人资料

shanqin


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

我猜得出星空兄说的与谁有关,:-)

“对于在校学生而言,年纪轻,如果刚刚学完广义相对论和量子场论(当然群论和微分几何得先掌握),趁热打铁,接着学超弦理论,在课堂上一年之内应该能学完J. Polchinski那两卷书,打下超弦理论的专业基础。
==============================
在校生年纪未必轻,比如我。所以应该说“对于年纪轻的那些在校生”……
问题在于量子场论也不是那么容易熟练掌握,也必须投入全身心才有可能学好,还只是有可能……
南大理科强化班以前把广义相对论作为必修课,结果使得有些学生居然无法毕业。
天文系研究生以前要学高等量子力学,后来觉得没什么作用,就不再作为必修课要求,谁要有兴趣可以选,没兴趣的就不用费那心了,至于量子场论更是遥远无比。有些方向比如高能天体物理方向,粒子物理和核物理倒是要学一点,但是在研究中用的也不多。还是主要靠辐射机制、冲击波理论和吸积盘、黑洞、中子星、超新星等打交道。




有了专业基础,在此基础上进一步深化和搞研究,就容易多了,此后可以在研究中逐步深入(消化资料的过程也是在学习),逐渐成为该领域里的专家。 ”
===============================
对于非弦论专业的学习者是很难成为弦论专家的……其实学弦论的本身也难以成为专业。

发表时间: 2011-12-06, 06:33:18 >> 察看个人资料

星空浩淼


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

对于非弦论专业的学习者是很难成为弦论专家的……其实学弦论的本身也难以成为专业。
---------------------
这个要看各人。如果学习的人很年轻,始终是有机会成为专家的。

还要看对弦论“专家”的理解。不一定需要熟练掌握每个分支,但必须要能做出一流的成绩来,这是我心中的专家。

到目前为止,我发觉弦论远远不是我原来想象的那么难。李淼老师曾经总结过在弦论领域做出一流贡献的人,提到他们对超弦理论掌握的程度(尤其是数学),记得大意是说,其实不需要掌握得那么多、那么宽。当然,我觉得,对于自己需要掌握的那部分,必须要能融汇贯通,举一反三,绝不能有半点一知半解的地方。

我在故我思

发表时间: 2011-12-06, 12:10:07 >> 察看个人资料

shanqin


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

但必须要能做出一流的成绩来,这是我心中的专家。
===========
如果能够做出一流成绩,那就不仅是个专家而且是个一流专家了

发表时间: 2011-12-06, 12:54:44 >> 察看个人资料

天仙美眉


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

没必要成为弦论专家
原苏联过去把李森科的理论奉为正统,把摩尔根遗传学理论视作异端邪说,后来事实证明摩尔根是正确的,李森科是错误的。哪些终身靠李森科理论吃饭的教授,浪费了生命。过去,我们大学学.Zheng4.治经济学,把蒋学模的教科书奉为正统,把其他经济学理论,如诺贝尔经济学奖获得者萨摩尔森的经济学理论,视作异端邪说,后来事实证明萨摩尔森是正确的,蒋学模的教科书是漏洞百出。哪些终身靠蒋学模理论吃饭的教师,浪费了生命。弦论正确与否有待实践检验,建议对任何理论都用批判的眼光去学,正确的吸收,不正确的质疑,不能囫囵吞枣,不能为学而学,学习不是目的,把学习作为目的,就成了二脚书橱,创新才是目的。成为一个错误理论的专家,将是陪葬!不值得啊!

发表时间: 2011-12-07, 04:27:31 >> 察看个人资料

星空浩淼


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

天仙美眉:

呵呵,正因为我只是想了解一下弦论,不想(也没有机会)成为弦论专家,所以我才采用下面这本接近700页的教材:

Barton Zwiebach,A First Course in String Theory (Second Edition),Cambridge University Press,2009.

这本书通俗,却又不失严格性,物理概念清晰,每一样东西的来龙去脉交代得很清楚,很适合于自学。
以我目前的数理基础,我眼下每天平均学20页左右。在我这个岁数下只能达到这个进度了。

我在故我思

发表时间: 2011-12-08, 02:41:46 >> 察看个人资料

星空浩淼


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

我上面说的那本教材,在网上可以找到电子版下载。顺便给大家推荐一下。

我在故我思

发表时间: 2011-12-08, 02:43:04 >> 察看个人资料

往事如昨


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

::成为一个错误理论的专家,将是陪葬!不值得啊!
在一些人成为错误理论的牺牲品之前,又有谁知道那是错误理论呢?

科学是理性的

发表时间: 2011-12-11, 19:42:08 >> 察看个人资料

Arcadia


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

从正确走向错误便是进步

发表时间: 2011-12-13, 22:51:01 >> 察看个人资料

天仙美眉


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Re: 初学弦论的感受 [文章类型: 原创]

成为一个错误理论的专家,将是陪葬!不值得啊!
::在一些人成为错误理论的牺牲品之前,又有谁知道那是错误理论呢

没有人能够强迫你成为错误理论的牺牲品,关键是要有独立思考的能力,我也看马克思的资本论,但并不迷信,我也看爱因斯坦的相对论,但并不迷信。并不认为他们是全部正确的。

发表时间: 2011-12-14, 17:52:07 >> 察看个人资料
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